元素周期表与元素周期律命题分析

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元素周期表作为化学学习的基本工具，在整个中学化学中占有非常重要地位，所以也是每年高考的必考内容之一。由于广东高考考试说明已明确选修3不做考试要求，所以连续三年的理科综合试卷中只在I卷选择题中出现，II卷非选择题中没有出现相关试题。I卷选择题命题重点是，以短周期元素考查元素周期律及元素“位、构、性”三者之间的关系，考查原子半径、化合价、金属性、非金属性、单质及化合物性质的递变规律与原子结构的关系，化学键主要考查对概念的理解上。估计这部分内容在2013年高考的广东理综卷中可能只出现在选择题中，不可能以大题的形式出现在II卷中，如果有也可能会以小问的方式出现在无机题中。

一、判断型

试题题干给出典型元素 “位置和结构”的特征信息，要求先依据信息确定出元素，进而确定出在周期表中的位置或相对位置，在此基础上判断原子半径、高价氧化物对应的水化物的酸或碱性大小、非金属元素氢化物的稳定性以及所形成的化合物的化学键、性质等。

【例1】X、Y、Z、W、R是5种短周期元素，其原子序数依次增大。X是周期表中原子半径最小的元素，Y原子最外层电子数是次外层电子数的3倍，Z、W、R处于同一周期，R与Y处于同一族，Z、W原子的核外电子数之和与Y、R原子的核外电子数之和相等。下列说法正确的是（ ）

A. 元素Y、Z、W具有相同电子层结构的离子，其半径依次增大

B. 元素X不能与元素Y形成化合物X2Y2

C. 元素Y、R分别与元素X形成的化合物的热稳定性：XmY>XmR

D. 元素W、R的最高价氧化物的水化物都是强酸

解析：从题目所给的条件可以看出X是H元素，Y是O元素，Z是Na元素，W是Al元素，R是S元素。所以，A项，Y、Z、W具有相同电子层结构的离子（O2-、Na+、Mg2+），其半径依次减小（判断依据：核外电子排布相同的微粒，半径随着核电荷数的增加而减小）；B项，X和Y元素能形成2种化合物，X2Y（H2O）和X2Y2（H2O2）；C项，元素Y、R分别与元素X形成的化合物是氢化物，因为Y（O元素）和R（S元素）的非金属性强弱：Y>R，所以对应的氢化物的稳定性：XmY>XmR；W元素最高价氧化物的水化物是Al（OH）3，是两性氢氧化物，而R元素最高价氧化物的水化物是H2SO4，是强酸。

答案：C

[变式练习1]已知W、X、Y、Z为短周期元素，W、Z同主族，X、Y、Z同周期，W的气态氢化物的稳定性大于Z的气态氢化物的稳定性，X、Y为金属元素，X的阳离子的氧化性小于Y的阳离子的氧化性。下列说法正确的是（ ）

A. X、Y、Z、W的原子半径依次减小

B. W与X形成的化合物中只含离子键

C. W的气态氢化物的沸点一定高于Z的气态氢化物的沸点

D.若W与Y的原子序数相差5，则二者形成化合物的化学式一定为Y2W3

解析：本题考查元素周期表和元素周期律，意在考查学生对元素周期表的熟悉程度，能推导元素及对应物质。结合题目描述，W、X、Y、Z之间的位置关系为：[＼&＼&＼&＼&W＼&X＼&…＼&Y＼&…＼&Z＼&]，可知W位于第二周期，其余位于第三周期，结合位置关系：X、Y、Z 、W的半径依次减小，A项正确；W与X形成的化合物如Na2O2分子中含有离子键和非极性共价键，B项错误；N、O、F元素的氢化物分子间均存在氢键，其沸点均比各自同主族相邻元素的气态氢化物的高，但若W为C，其氢化物分子间不存在氢键，由于相对分子质量较小，沸点较低，C项错误；W与Y的原子序数相差5，二者形成的化合物可能是Mg3N2或者Al2O3，D项错误。

答案：A

二、表格型

试题题干以表格的形式给出元素的原子半径和主要化合价，要求依据负化合价和原子半径的大小确定出非金属元素，进而依据正化合价和原子半径的递变规律确定出其余元素以及在周期表中的相对位置，最后依据同周期和同主族的递变规律判断元素特征、结构和性质的正误。在解答时，关键是抓住元素性质和元素在周期表中的位置的关系，从原子半径的变化和元素的最高正价和最低负价入手寻求突破。

【例2】几种短周期元素的原子半径及主要化合价如下表：

下列叙述正确的是

A. X、Y元素的金属性 X

B. 一定条件下，Z单质与W的常见单质直接生成ZW2

C. Y的最高价氧化物对应的水化物能溶于稀氨水

D. 一定条件下，W单质可以将Z单质从其氢化物中置换出来

解析：此题考查了物质结构与元素周期律知识。根据题给数据，X、Y的化合价不同，但原子半径相差较小，可知两者位于同一周期相邻主族，故金属性X>Y，A错误；根据Z、W的原子半径相差不大，化合价不同，且W只有负价，则其可能是O，Z是N，两者的单质直接生成NO，B错误；据此判断可知X是Mg，Y是Al；Y的最高价氧化物的水化物是氢氧化铝，其不溶于氨水，C错误；一定条件下，氧气可以和氨气反应生成水和氮气，D正确。

答案：D

[变式练习2]根据下表信息，判断以下叙述正确的是（ ）

A. 氢化物的沸点为H2T

B. 单质与稀盐酸反应的速率为L

C. M与T形成的化合物具有两性

D. L2+与R2-的核外电子数相等

解析：由短周期元素T、R主要化合价均有-2价可知T、R均为ⅥA族，由于T没有正化合价且原子半径R>T，可推知R为S，T为O；依据L、M主要化合价为+2可知L、M均为IIA族，由于原子半径L>Q，可推知L为Mg， Q为Be；由于M主要化合价为+3，且原子半径大于Q，可推知为A。氢化物的沸点在同一主族中随最外层电子层数增多而升高，但水分子间具有氢键，较为特殊，因此H2O的沸点高于H2S，A错误；属性越强，单质与稀盐酸反应就越快，同主族元素金属性从上至下依次增强，因此Mg>Be，B错误；M、T形成的化合物为Al2O3，能与酸和碱反应生成对应的盐，是两性化合物，C正确；L2+与R2-的最外层电子数相等，均为8个；但核外电子数不相等，Mg2+为10个，S2-为18个，D错误。

答案：C

三、位置型

试题以周期表截图的形式给出元素在周期表中的相对位置，要求能够结合同周期和同主族的递变规律判断元素特征、结构和性质的正误。

【例3】短周期元素R、T、Q、W在元素周期表中的相对位置如图所示，其中T所处的周期序数与族序数相等。下列判断不正确的是（ ）

A. 最简单气态氢化物的热稳定性：R>Q

B. 最高价氧化物对应水化物的酸性：Q

C. 原子半径：T>Q>R

D. 含T的盐溶液一定显酸性

解析：根据元素所处的位置，可猜测T、Q、W为第三周期的元素，其中T所处的周期序数与族序数相等，则T为Al，Q为Si，W为S，R为N元素。用具体元素可判断A，B，C三个选项都正确，D选项中含铝离子的盐溶液是显酸性，但NaAlO2溶液就是显碱性的，可用排除法得出答案。

答案：D

[变式练习3]短周期金属元素甲～戊在元素周期表中的相对位置如右表所示，下面判断正确的是（ ）

A. 原子半径： 丙

B. 金属性：甲>丙

C. 氢氧化物碱性：丙>丁>戊

D. 最外层电子数：甲>乙

解析：同周期元素原子半径是减小的，A错误；同主族元素金属性自上而下是增强的，B错误；同周期的元素的金属性越来越弱，故对应碱的碱性也是减弱的，C正确；同周期的最外层电子数越来越多，D错误。

答案：C

四、图示型

试题以坐标图的形式给出原子序数、化合价（或原子半径）的关系，要求依据某种特征确定元素，考查考生的接受、吸收、整合化学信息的能力，以及元素在周期表中的位置、元素及其化合物的主要性质、原子结构和物质结构之间关系的综合推断能力。

【例4】如图①所示是部分短周期元素化合价与原子序数的关系图，下列说法正确的是（ ）

A. 原子半径：Z>Y>X

B. 气态氢化物的稳定性：R>W

C. WX3和水反应形成的化合物是离子化合物

D. Y和Z两者最高价氧化物对应的水化物能相互反应

解析：本题综合考查物质结构和元素周期律，短周期主族元素的最高正价=主族序数（F、O除外）、非金属元素的最低负价=主族序数-8（H除外），由化合价随原子序数变化关系推断，图中11种元素依次为第二周期第ⅣA～第ⅦA族的碳、氮、氧、氟，第三周期第ⅠA族～第ⅦA族的钠、镁、铝、硅、磷、硫、氯，所以X、Y、Z、W和R分别为氧、钠、铝、硫和氯。随着原子序数的递增，同周期主族元素的原子半径递减，同主族元素的原子半径递增，则原子半径：Na>Al>S>O，因此Y>Z>X，故A错；随着原子序数的递增，同周期主族元素的非金属性递增，则非金属性：Cl>S，非金属性越强，其气态氢化物的稳定性越强，则稳定性：HCl>H2S，故B正确；WX3是SO3，它和水发生如下反应：“SO3+H2O=H2SO4”，生成的硫酸（H2SO4）是共价化合物，故C错；Y和Z是Na和Al，它们的最高价氧化物对应水化物分别是NaOH、Al（OH）3，前者是强碱，后者是两性氢氧化物，二者发生如下反应：“NaOH+Al（OH）3=NaAlO2+2H2O”，故D正确。

答案：BD

[变式练习4]如图②是某短周期主族元素最高价氧化物水化物某相同浓度稀溶液与原子半径的关系示意图，则下列说法正确的是（ ）

A. 原子序数：W>Z>X

B. 气态氢化物的稳定性：N>R

C. Y和W形成共价化合物

D. X和Z两者最高价氧化物对应的水化物能相互反应

解析：由题给图示七种短周期元素均可形成最高价氧化物对应水化物，可以判断得到这七种元素位于第三周期，由X、Y、Z、M、N、W、R的最高价氧化物水化物稀溶液pH变化依次减小可知X为Na、Y为Mg、Z为Al、M为Si、N为P、W为S、R为Cl。由同周期元素从左到右原子序数依次增大，可以确定原子序数：W（S）>Z（Al）>X（Na）正确，A正确；由同周期元素从左到右非金属性依次增强，氢化物稳定性依次增强，可以确定气态氢化物的稳定性：N（P）>R（Cl）错误，B错误；Mg为活泼金属元素，S为活泼非金属元素，MgS为离子化合物，C错误；Al（OH）3为两性氢氧化物，既能与强酸反应又能与强碱反应，D正确。

答案：AD